[发明专利]用于可变压缩比发动机的系统和方法

说明书

本公开提供了“用于可变压缩比发动机的系统和方法”。提供了用于基于施加到相关联的可变压缩比机构的致动器的电流来估计发动机气缸的实际压缩比的方法和系统。所述压缩比根据由电动马达施加在所述致动器上以将所述致动器保持在命令压缩比设定下的峰值保持电流的值和相对于气缸活塞位置的位置两者来估计。以此方式，车辆控制系统可更准确地推断每个气缸的当前实际压缩比。

技术领域

本说明书总体上涉及用于可变压缩比发动机的方法和系统。

背景技术

内燃发动机的压缩比(CR)被限定为活塞处于下止点(BDC)时的气缸容积与活塞处于上止点(TDC)时的气缸容积之比。一般来说，压缩比越高，内燃发动机的热效率和燃料经济性越高。可变压缩比(VCR)发动机可(例如，经由联接到每个气缸的活塞的偏心轮)在高压缩比(HCR)与低压缩比(LCR)设定之间机械地改变每个气缸的压缩比。具体地，经由使孔中的活塞位置机械移位使得其更靠近或更远离孔的顶部，可改变TDC处的容积，从而改变压缩比设定。HCR设定可用于轻至中度负荷(即，在无爆震状况期间)，以利用更高的热效率和所得的改善的燃料经济性。可保持HCR设定直到自早期爆震开始的火花延迟削弱燃料经济性益处为止。之后，发动机可转变到LCR设定，从而对热效率进行折衷以获得燃烧定相效率。连续可变系统可调整压缩比设定，以针对给定工况在最低压缩比设定与最高压缩比设定的极限之间优化燃烧定相和热效率。

为了改善发动机控制并且出于诊断要求，发动机控制器可能需要确定发动机的实际压缩比，其可能与命令压缩比不同。这是因为可基于原型发动机校准CR校准(例如随着发动机转速和负荷的变化命令的CR)。由于零件间变化和装配公差，实际CR可能与基于原型发动机估计的CR显著不同。因此，已经开发了各种方法来估计发动机的实际压缩比。

Tanaka在US 9,528,437中示出了一种示例性方法。其中，控制器测量根据实际膨胀比而变化的排气温度和/或排气压力，并基于所测量的值估计发动机的当前机械压缩比。在一个示例中，实际压缩比是基于所测量的增压压力估计的。另外，可经由气门正时调整来补偿实际压缩比与命令压缩比之间的差值。这种方法的一个潜在问题在于，可能由于燃烧事件的可变性而易于出错。此外，所述方法要求持续增强的发动机操作。更进一步地，可能存在气门正时调整可能不能够补偿CR差值的情况。

Kamada等人在US 7,802,544中示出了另一种示例性方法。其中，使改变活塞上止点(TDC)位置的VCR致动器的驱动输出与发动机的实际CR和发动机负荷关联。然而，这种方法的一个潜在问题在于，基于进气和排气凸轮正时(或气门正时)，估计的CR可能与实际(或有效)CR不同。由于VCR控制轴所经受的角度漂移，可能存在另外的变化。这些变化是由缸内压力的波动造成的。在高峰值压力期间，活塞力可反向驱动VCR机构。如果VCR控制单元的更新频率低于高压峰值的频率，则尤其如此。这样，在TDC处获得的压力是滞留空气质量的函数，并且将由理想气体定律决定。滞留空气质量由气门正时事件决定。较少的滞留空气导致较低的峰值压力，而较多的滞留空气导致较高的峰值压力。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种用于发动机的方法来解决，所述方法包括：经由机械致动的可变压缩比机构对气缸命令压缩比；以及响应于所述气缸的实际压缩比来调整致动器，所述实际压缩比基于联接到所述可变压缩比机构的马达的峰值电流的值和相对于活塞位置的位置中的每一者来估计。以此方式，可以更可靠地确定气缸的实际压缩比。